CN210360582U

CN210360582U - 一种基于铰链结构的中空型调心调平机构

Info

Publication number: CN210360582U
Application number: CN201920669326.1U
Authority: CN
Inventors: 孔令豹; 周攀宇; 徐敏
Original assignee: Fudan University
Current assignee: Fudan University
Priority date: 2019-05-11
Filing date: 2019-05-11
Publication date: 2020-04-21
Anticipated expiration: 2029-05-11

Abstract

本实用新型属于超精密检测测量加工技术领域，具体为一种基于铰链结构的中空型调心调平机构。调心调平机构包括：调平装置底座、上下转轴座及其转轴、铰链中继环、调平装置上板、调心精密调节螺纹副、调平螺钉和调心载物台；其中调心结构与调平机构通过铰链中继环连接，通过精密调节螺纹副实现机构的调心功能和锁死，通过调平螺钉实现机构调平的功能并锁死；本实用新型通过巧妙设计，实现了一种中空型的调节机构，缩短了各个调节平面的间距，也避免了柔性铰链方式的刚度不足以及小量程的缺点，在减小***复杂度的同时，降低了成本，同时还能保证足够的调节精度，对于大型工件的测量和加工提供了很好的解决方案。

Description

一种基于铰链结构的中空型调心调平机构

技术领域

本实用新型属于超精密检测测量加工技术领域，具体涉及一种基于铰链结构的中空型调心调平机构。

背景技术

伴随着机械制造行业的发展，机床的加工精度逐渐提高，逐渐达到了超精密加工的标准，对测量精度的要求也就随之提高；同时，检测技术的发展也进一步推进了加工技术的进步。开发一套适用于大口径的调心调平机构满足了先进制造的要求，不仅仅可以满足在超精密检测***中的工件放置位姿调节，还可以提升超精密加工的精度，具有重要的社会意义。

目前国内外的高精度调心调平机构主要应用在检测仪器中，例如圆度仪等。市场中出现的调心调平机构可以大致分为两种方式：手动调节与电动调节。使用电动调节平台的一般为国外厂商，例如英国的TaylorHobson公司，虽说电动调节平台在使用过程中操作简便，并且减少了人工操作产生的偶然误差，但是其结构相当复杂，并且在设备的前期安装过程及其繁琐，同时成本很高，不方便实现大量推广。国内目前使用的调心调平机构一般采用的是手动调节的方式，由于是使用手动调节的方式，往往较电动调节具有更高的调节精度，并且成本较低，但是手动调节精度受操作人员影响较大。目前最常见的手动调节主要是采用两种方案：一种是叠加式，也就是调平调节台配合二维平移台使用，这种调节机构结构简单，装配简单，但是一般重量很大，整体调节机构尺寸也会较大；另外一种则是柔性铰链的方式，柔性铰链可以大大减小机构的尺寸，但是受柔性铰链的元件强度的影响，往往行程较短并且负载有限，无法使用在大口径的工件检测加工中。

实用新型内容

为了解决现有技术的不足之处，本实用新型提供了一种基于铰链结构的中空型调心调平机构，该机构不仅仅可以适用于大口径的工件，可以保证有足够的负载，并且可以缩短整体调心调平机构的高度，缩短超精密测量和加工***与工件的高度差，从而提升了其精度。

为了实现上述目的，本实用新型采用了如下的技术方案：

一种基于铰链结构的中空型调心调平机构，主要由调平装置底座、上下转轴座及其转轴、铰链中继环、调平装置上板、调心精密调节螺纹副、调平螺钉和调心载物台构成；其中，铰链中继环安装在调平装置的下部，并且与调平装置上板中心线保持同轴；图2为调平装置上板的结构示意图，调平装置上板的本体为一园环，在圆环体上等间距地设有4个调心精密螺纹接口（即2个接口间隔为90度），用于与4个调心精密螺纹配合调心；在调心精密螺纹接口的中间位置处、圆环180度对称的两外侧分别设有向上凸起的翼板，每个翼板上设有上部分转轴座接口和一个调平螺钉接口，该翼板的作用在于保证调平装置上板与铰链中继环的连接，同时通过提供的调平螺钉接口可以连接调平螺钉，以确保实现如图4中Rx的旋转，并确保在此调节自由度上的锁死；在调心精密螺纹接口的中间位置处、在圆环另一180度对称的两外侧分别设有向上凸起的翼板，每个翼板上也设有一个调平螺钉接口，该翼板的作用在于提供的调平螺钉接口可以连接调平螺钉，确保实现如图4中Ry的旋转，并确保在此调节自由度上的锁死；其中，上部分转轴座接口是为了便于与转轴座装配留出的通孔；调平螺纹接口是留出的与调平螺钉配合的螺纹孔；调心螺纹接口是留出的与调心精密调节螺纹副配合的通孔，安装时保证精密调节螺纹副与接口过盈配合；调心精密调节螺纹副四个，环形分布在调平装置上板上，每个精密调节螺纹之间夹角为90°；调平螺钉四个，以环形分布在调平装置上，每个调平螺钉之间夹角为90°，且每个相邻的调心精密调节螺纹与调平螺钉之间的夹角为45°；每两个呈180°角度安装的调平螺钉（或精密调节螺纹副）可以实现一个自由度的调节，同时还可以实现在该自由度上的锁死；如图4所示，铰链中继环与调平装置底座通过下部分转轴座和相应的转轴连接，调平装置底座与调平装置上板通过上部分转轴座和相应的转轴连接，通过铰链的转动，可以实现两个角度的旋转调节，从而实现调平的功能，并可以锁死；调平装置上板与调心载物台之间通过精密调节螺纹固定；如图3所示，调心载物台为中心对称的回转体，上表面为放置工件表面，下部分是锥形面，以保证精密调节螺纹可以在Z向卡住，实现Z向的锁死；在装配过程中，保证调平装置底座、铰链中继环、调平装置上板以及调心装置载物台中心线同轴。

本实用新型中，在各个螺纹和有关部件表面接触面处，进行表面硬化处理，以保证足够的刚度。

由于采用了如上述技术方案，本实用新型具有如下优越性：

1、本实用新型调心模块调节平面为同一平面，同时缩短了几个调节平面的距离，调节机构的高度大大缩短，从而可以提高检测和加工的精度；

2、调心使用精密调节螺纹副，可以保证调心的高精度调节功能；

3、调平使用的高强度螺纹，可以保证机构具有足够的负载能力；

4、在调心调平过程中，不仅仅可以实现高精度的调节，还可以实现锁死的功能；

5、装置整体结构简单，易于装配。

本实用新型通过巧妙设计，实现了一种中空型的调节机构，并且缩短了各个调节平面的间距（即：使其厚度缩小），同时也避免了柔性铰链方式的刚度不足以及小量程的缺点，在减小***复杂度的同时，降低了成本，同时还能保证足够的调节精度，对于大型工件的测量和加工提供了很好的解决方案。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图。

图2是调平装置上板的示意图。

图3是调心载物台的结构示意图。

图4是铰链中继环工作示意图。

图5是调平功能实现示意图。

图6是调心功能实现示意图。

图中标号：1-调平装置底座；2-下部分转轴座；3-转轴；4-垫高块；5-垫片；6-轴端盖；7-铰链中继环；8-上部分转轴座；9-调平装置上板；10-调心精密调节螺纹副；11-调心装置载物台；12-调平螺钉。

具体实施方式

结合图1，本实用新型调心调平机构主要由调平装置底座1、转轴座2和转轴座8、转轴3、铰链中继环7、调平装置上板9、调心精密调节螺纹副10、调平螺钉12和调心载物台11构成。由图2可知，铰链中继环7与调平装置底座1通过下部分转轴座2和转轴3连接，与调平装置上板9通过上部分转轴座8和转轴3连接，通过铰链的转动，可以实现两个角度的旋转调节，从而实现调平的功能。

由图1可知，四颗调心精密调节螺纹副10以90°角度相邻配置，四颗调平螺钉12也是以90°相邻配置，相邻的调平螺钉12与调心精密调节螺纹副10之间夹角为45°；结合图5、6可知，调平螺钉12与垫高块4表面接触，调心精密调节螺纹副10与调心装置载物台11底部斜面接触，这里需要注意的是，与螺纹接触的垫高块4还有调心装置载物台11底部斜面需要做局部硬化处理；在调节机构的装配过程中，需要保证调平装置底座1、铰链中继环7、调平装置上板9和调心装置载物台11中心线同轴。在调节过程中，需要先将工件调平再进行调心操作，结合图5可以明白机构的调平原理：在调平装置上板9上呈对称排布的调平螺钉12为一组，两颗同一组的调平螺钉12在调节过程中需要同时调节，也就是说一颗调平螺钉12在顺时针旋动时，另外一颗相对调平螺钉12就需要逆时针旋动，这样便能保证调平机构在调节过程中保持一定的稳定性，同时也可锁定调节后的姿态。同理，结合图6，通过调节调平装置上板9中安装呈180°的两颗调心精密调节螺纹副10，可以实现调心装置载物台11与调平装置上板9的锁死以及某一个自由度的微调，通过调节另外两颗调心精密调节螺纹副10，便可调节另外一个自由度，从而实现调整机构的调心功能，最终实现调平调心以及锁死。

Claims

1.一种基于铰链结构的中空型调心调平机构，其特征在于，主要由调平装置底座、上下转轴座及其转轴、铰链中继环、调平装置上板、调心精密调节螺纹副、调平螺钉和调心载物台构成；其中，铰链中继环安装在调平装置的下部，并且与调平装置上板中心线保持同轴；调平装置上板的本体为一园环，在圆环体上等间距地设有4个调心精密螺纹接口，即2个接口间隔为90度，用于与4个调心精密螺纹配合调心；在调心精密螺纹接口的中间位置处、圆环180度对称的两外侧分别设有向上凸起的翼板，每个翼板上设有上部分转轴座接口和调平螺钉接口；在调心精密螺纹接口的中间位置处、在圆环另一180度对称的两外侧分别设有向上凸起的翼板，每个翼板上也设有调平螺钉接口；其中，上部分转轴座接口是便于与转轴座装配留出的通孔；调平螺纹接口是留出的与调平螺钉配合的螺纹孔；调心螺纹接口是留出的与调心精密调节螺纹副配合的通孔，安装时保证精密调节螺纹副与接口过盈配合；调心精密调节螺纹副四个，环形分布在调平装置上板上，每个精密调节螺纹之间夹角为90°；调平螺钉四个，以环形分布在调平装置上，每个调平螺钉之间夹角为90°，且每个相邻的调心精密调节螺纹与调平螺钉之间的夹角为45°；每两个呈180°角度安装的调平螺钉或精密调节螺纹副可以实现一个自由度的调节，同时还可以实现在该自由度上的锁死；铰链中继环与调平装置底座通过下部分转轴座和相应的转轴连接，调平装置底座与调平装置上板通过上部分转轴座和相应的转轴连接，通过铰链的转动，可以实现两个角度的旋转调节，从而实现调平的功能，并可以锁死；调平装置上板与调心载物台之间通过精密调节螺纹固定；调心载物台为中心对称的回转体，上表面为放置工件表面，下部分是锥形面，以保证精密调节螺纹可以在Z向卡住，实现Z向的锁死；在装配过程中，保证调平装置底座、铰链中继环、调平装置上板以及调心装置载物台中心线同轴。

2.根据权利要求1所述的基于铰链结构的中空型调心调平机构，其特征在于，在各个螺纹和有关部件接触面处，进行表面硬化处理，以保证足够的刚度。